JP3201513B2 - Hot rolled steel sheet cooling method - Google Patents

Hot rolled steel sheet cooling method

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JP3201513B2
JP3201513B2 JP14991797A JP14991797A JP3201513B2 JP 3201513 B2 JP3201513 B2 JP 3201513B2 JP 14991797 A JP14991797 A JP 14991797A JP 14991797 A JP14991797 A JP 14991797A JP 3201513 B2 JP3201513 B2 JP 3201513B2
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water
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】本発明は熱間圧延鋼板の冷却方法及び装置
に関するもので、特に厚鋼板の効率的な冷却方法に関す
るものである。
The present invention relates to a method and an apparatus for cooling a hot-rolled steel sheet, and more particularly to an efficient method for cooling a thick steel sheet.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、厚鋼板の製造プロセスとして、オ
ンライン制御冷却法の適用が拡大している。これは、圧
延直後の熱間鋼板をオンラインで冷却する方法で、この
方法を使用することにより、高強度、高靭性の付与とい
った効果の他、合金元素の低減、省熱処理などのコスト
削減効果も得られる。
2. Description of the Related Art In recent years, the on-line controlled cooling method has been increasingly applied as a process for manufacturing thick steel plates. This is a method of cooling the hot steel sheet immediately after rolling online. By using this method, in addition to the effect of imparting high strength and high toughness, the cost reduction effect such as the reduction of alloy elements and heat treatment is reduced. can get.

【0003】しかしながら、一般に圧延後の熱間鋼板
は、温度分布、板形状、表面性状等が必ずしも均一でな
いため、冷却中に鋼板面内に冷却むらが発生しやすく、
冷却後の鋼板に変形、残留応力、材質不均一等が生じ、
品質不良や操業上のトラブルを招いている。
[0003] However, in general, hot rolled steel sheets after rolling are not necessarily uniform in temperature distribution, sheet shape, surface properties, and the like, so that uneven cooling is likely to occur in the steel sheet surface during cooling.
Deformation, residual stress, material unevenness, etc. occur in the steel sheet after cooling,
This leads to poor quality and operational problems.

【0004】一般に、高温の鋼板を冷却すると、まず鋼
板表面と冷却水との間に蒸気膜が存在する膜沸騰状態に
なる。これは鋼板表面温度が非常に高いために、冷却水
は鋼板表面に到達する前に蒸発し、直接接触することの
ない沸騰現象で、常に鋼板と冷却水との間には蒸気膜が
存在しており、熱流束は小さく、冷却能が低い。
In general, when a high-temperature steel sheet is cooled, first, the steel sheet enters a film boiling state in which a vapor film exists between the surface of the steel sheet and cooling water. This is a boiling phenomenon in which the cooling water evaporates before reaching the steel sheet surface due to the extremely high surface temperature of the steel sheet and does not come into direct contact.There is always a vapor film between the steel sheet and the cooling water. Low heat flux and low cooling capacity.

【0005】次に、鋼板表面温度が下がってくると膜沸
騰から遷移沸騰へと移行する。この遷移沸騰領域では鋼
板表面を覆っていた安定した蒸気膜がもはや安定に存在
できなくなり、局所的に蒸気の膜が崩壊して、冷却水と
鋼板表面が直接接触を起こし、熱流束は急激に増大す
る。この時、蒸気膜が崩壊して冷却水が鋼板と直接接触
する面が均一でないと、温度むらの発生原因となる。す
なわち、局所的に蒸気膜が破れて、冷却水が直接鋼板に
接触した部分は低温部となるのに対し、蒸気膜が存在す
る部分は相対的に高温部となるからである。
[0005] Next, when the surface temperature of the steel sheet falls, a transition from film boiling to transition boiling occurs. In this transition boiling region, the stable steam film covering the steel sheet surface can no longer exist stably, and the steam film collapses locally, causing direct contact between the cooling water and the steel sheet surface, and the heat flux rapidly increases. Increase. At this time, if the surface in which the steam film collapses and the cooling water comes into direct contact with the steel plate is not uniform, temperature unevenness may occur. That is, a portion where the steam film is locally broken and the cooling water directly contacts the steel plate is a low temperature portion, whereas a portion where the steam film exists is a relatively high temperature portion.

【0006】鋼板表面に一旦冷却むらが発生すると、遷
移沸騰領域の場合、温度が低い部分は熱流束が大きいた
め、冷却が促進されるのに対し、温度が高い部分は、温
度が低い部分に比べて熱流束が小さいため冷却が遅れ
る。その結果、両者の温度差は拡大することになる。冷
却中に発生する温度むらは、ほとんどこの領域で発生し
ている。
[0006] Once the cooling unevenness occurs on the surface of the steel sheet, in the transition boiling region, the cooling is promoted because the heat flux is large in the low temperature part, whereas the high temperature part is in the low temperature part. The cooling is delayed because the heat flux is small. As a result, the temperature difference between the two increases. The temperature unevenness that occurs during cooling occurs almost in this region.

【0007】さらに温度が低下すると、今度は蒸気膜が
存在し得なくなり、鋼板のほぼ全面が冷却水と接触した
状態、すなわち核沸騰となる。この領域では、ほぼ全面
が冷却水に接触しているため、遷移沸騰領域で発生する
ような温度むらは発生しにくい。
[0007] When the temperature is further lowered, a steam film cannot be present any more, and almost the entire surface of the steel sheet comes into contact with the cooling water, ie, nucleate boiling. In this region, since almost the entire surface is in contact with the cooling water, temperature unevenness such as occurs in the transition boiling region hardly occurs.

【0008】このような鋼板の冷却むらの発生を抑える
ために、これまで数多くの均一冷却方法が提案されてい
る。中でも、板幅方向にスリット状のノズルから、冷却
水を鋼板の進行方向に流す冷却方式は、高い冷却能と共
に、幅方向に均一な冷却能分布が得られことから、ロー
ラークエンチ設備の他、オンライン冷却設備にも適用さ
れている。これは、スリット状のノズルから幅方向に均
一な冷却水流を高圧で、大流量、吐出することにより、
鋼板全面に蒸気膜を発生させず、不安定な遷移沸騰領域
を回避して、速やかに核沸騰状態に移行させることが可
能なためである。
In order to suppress the occurrence of such uneven cooling of the steel sheet, a number of uniform cooling methods have been proposed. Among them, the cooling method in which cooling water flows from the slit-shaped nozzle in the sheet width direction in the traveling direction of the steel sheet, in addition to the high cooling ability, a uniform cooling ability distribution in the width direction is obtained. It is also applied to online cooling equipment. This is achieved by discharging a uniform cooling water flow in the width direction from the slit-shaped nozzle at high pressure and at a large flow rate.
This is because a steam film is not generated on the entire surface of the steel sheet, an unstable transition boiling region can be avoided, and the steel sheet can be promptly shifted to the nucleate boiling state.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このた
めには大量の冷却水が必要で、全冷却ゾーンにこの方式
を適用すると、冷却水の供給系、排水系に多大な投資が
必要となる。一方、水量を絞ると、鋼板全面に渡って均
一に蒸気膜を破ることができなくなり、局所的に蒸気膜
が残る部分が発生し、それが鋼板の温度むらの原因とな
ってしまう。したがって、同方式の優れた特徴である、
幅方向及び長手方向に均一な冷却能力を得るためには、
高圧・大流量の冷却水が必要で、それ以外では安定し
た、むらの無い冷却はできないのが実状であった。
However, this requires a large amount of cooling water, and if this system is applied to all cooling zones, a large investment is required for a cooling water supply system and a drainage system. On the other hand, if the amount of water is reduced, the steam film cannot be broken uniformly over the entire surface of the steel sheet, and a portion where the steam film remains locally occurs, which causes uneven temperature of the steel sheet. Therefore, it is an excellent feature of this method.
In order to obtain uniform cooling capacity in the width and longitudinal directions,
In fact, high-pressure, large-flow cooling water was required, and other than that, stable and even cooling was not possible.

【0010】特開昭61−264137号公報には、ス
リットジェット冷却方式において、水量を150〜20
0m3/hm、吐出圧力を1.5〜2kg/cm2、スリットノズ
ルの角度を15〜25°とする方法が開示されている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 61-264137 discloses that in a slit jet cooling system, the amount of water is 150 to 20.
A method is disclosed in which 0 m 3 / hm, the discharge pressure is 1.5 to 2 kg / cm 2 , and the angle of the slit nozzle is 15 to 25 °.

【0011】この方式を図6に示す。図6において、1
は鋼板、2はテーブルロール(下ロール)、3は水切り
ロール(上ロール)、4はスリットノズル、5はスリッ
トノズルのヘッダ、6はスプレーノズル、7はスプレー
ノズルのヘッダである。
FIG. 6 shows this method. In FIG. 6, 1
, A table roll (lower roll), 3 a draining roll (upper roll), 4 a slit nozzle, 5 a slit nozzle header, 6 a spray nozzle, and 7 a spray nozzle header.

【0012】図6に示すように、冷却装置は2段となっ
ており水切りロール3によって分割されている。第一次
冷却装置でスリットジェット方式(スリットノズル4に
よる冷却方式)、第二次冷却装置で他の冷却方式(スプ
レーノズル6による冷却方式)で冷却される。この際、
第一次冷却装置では、スリットノズル4より大量の冷却
水が鋼板1の進行方向に向け、鋼板1の上面に沿って噴
射される。この発明は、スリットジェット方式による冷
却法式で蒸気膜を均一に除去し、安定した冷却に移行さ
せるのに必要な水量、水圧等を限定したものである。し
かしながら、第二次冷却装置において、他の冷却方式で
冷却すると、鋼板表面温度が復熱し、再び不安定な遷移
沸騰状態になり、冷却むらの発生するといった問題があ
った。特に、板厚の厚い鋼板の場合、復熱量が多いため
この問題が顕著であった。
As shown in FIG. 6, the cooling device has two stages and is divided by a drain roll 3. The cooling is performed by the primary cooling device using a slit jet method (cooling method using the slit nozzle 4) and the secondary cooling device using another cooling method (cooling method using the spray nozzle 6). On this occasion,
In the primary cooling device, a large amount of cooling water is injected from the slit nozzle 4 toward the traveling direction of the steel sheet 1 along the upper surface of the steel sheet 1. The present invention limits the amount of water, water pressure, and the like required to uniformly remove a vapor film by a cooling method using a slit jet method and shift to stable cooling. However, when the secondary cooling device is cooled by another cooling method, there is a problem that the surface temperature of the steel sheet is recovered, the transition boiling state becomes unstable again, and cooling unevenness occurs. In particular, in the case of a thick steel plate, this problem is remarkable because the amount of recuperation is large.

【0013】また、第一次冷却装置のスリットジェット
方式を、そのまま第二次冷却装置においても適用する
と、冷却むらの発生を抑えることはできるが、膨大な冷
却水量が必要となり、冷却水の供給系、排水系に多大な
設備投資をする必要が発生し、経済的な不利が免れなか
った。さらに、冷却ブロックが水切り装置で仕切られた
場合の、水量と水切り装置のピッチについての指針は何
も示されていなかった。
Further, if the slit jet method of the primary cooling device is applied to the secondary cooling device as it is, the occurrence of uneven cooling can be suppressed, but a large amount of cooling water is required, and the supply of cooling water is required. A large capital investment was required for the system and drainage system, and the economic disadvantage was unavoidable. Furthermore, when the cooling block is partitioned by the draining device, no guide is given regarding the amount of water and the pitch of the draining device.

【0014】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、スリット状のノズルから、冷却水を鋼板
の進行方向に沿って流す冷却方式において、同方式が有
する、鋼板の面内で均一な冷却能力を維持しつつ、冷却
水量を削減し、効率的な冷却を行うことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. In a cooling system in which cooling water flows from a slit-shaped nozzle in the traveling direction of a steel sheet, the cooling system has An object of the present invention is to reduce the amount of cooling water and perform efficient cooling while maintaining a uniform cooling capacity.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記課題は、鋼板の通板
方向に水切りブロックで分割された複数の冷却ブロック
を配置し、各冷却ブロックにおいて、鋼板上方にスリッ
ト状ノズルを設置し、同ノズルから冷却水を鋼板の進行
方向に沿って流すことによって冷却を行う熱間圧延鋼板
の冷却方法において、前記スリット状ノズルから流出す
る冷却水の流速Vw(m/s)が、スリット状ノズルから水
切り装置までの距離をL(m)、鋼板の通板速度をVs
(m/s)、鋼板表面温度による補正項をα(m/s)とした
とき、以下の式で表される範囲であることを特徴とする
熱間圧延鋼板の冷却方法によって解決される。
The object of the present invention is to dispose a plurality of cooling blocks divided by draining blocks in the direction in which the steel sheet passes, and in each cooling block, install a slit-shaped nozzle above the steel sheet. In the method for cooling a hot-rolled steel sheet, in which cooling water flows from the slit-shaped nozzle through the slit-shaped nozzle, the flow velocity Vw (m / s) of the cooling water flowing out of the slit-shaped nozzle is reduced by draining from the slit-shaped nozzle. The distance to the device is L (m) and the passing speed of the steel sheet is Vs
(M / s), where α (m / s) is a correction term based on the steel sheet surface temperature, the problem is solved by a method for cooling a hot-rolled steel sheet, which is in a range represented by the following equation.

【0016】10≧Vw≧kL+Vs+α ただし、 k=1.0(s-1) ここで、αは、鋼板表面温度をTs(℃)としたとき、
以下の式で表される。 α=aTs2+bTs+c ただし、a=5.0×10-6(m・s-1-2) b=−0.0013(m・s-1-1) c=0.29(m・s-1
10 ≧ Vw ≧ kL + Vs + α where k = 1.0 (s −1 ) where α is the surface temperature of the steel sheet as Ts (° C.).
It is represented by the following equation. α = aTs 2 + bTs + c where a = 5.0 × 10 −6 (ms · 1 −1 ° C. −2 ) b = −0.0013 (ms · s -1 ° C. −1 ) c = 0.29 (m · s s- 1 )

【0017】(発明に至る経緯)本発明者らは、上記目
的に沿って検討した結果、各冷却ブロックが水切り装置
によって仕切られた上で、スリット状ノズルによって冷
却水を鋼板の進行方向に流す冷却において、蒸気膜の発
生を抑え、冷却面全面に渡って均一に核沸騰状態に移行
させるために必要な条件が、冷却水量だけではなく、実
際には冷却水の流速とノズルから水切り装置までの距
離、さらに、鋼板の表面温度にも依存することを見いだ
し、本発明を完成したものである。
(Circumstances leading to the invention) As a result of studying the above objects, the present inventors have found that each cooling block is partitioned by a drainer, and then cooling water is caused to flow in the traveling direction of the steel sheet by slit-shaped nozzles. In cooling, the conditions necessary to suppress the generation of a vapor film and to uniformly transition to the nucleate boiling state over the entire cooling surface are not only the amount of cooling water but also the flow rate of the cooling water and the actual flow from the nozzle to the draining device The present invention has been found to depend on the distance of the steel sheet and the surface temperature of the steel sheet.

【0018】図1は、水切り装置として水切りロールを
用い、スリット状のノズルから高温鋼板の進行方向に冷
却水を流し冷却する際の、冷却初期の鋼板表面の冷却水
の状況を説明する図である。
FIG. 1 is a view for explaining the state of cooling water on the surface of a steel plate at the initial stage of cooling when cooling is performed by flowing cooling water from a slit-shaped nozzle in the traveling direction of a high-temperature steel plate using a draining roll as a water draining device. is there.

【0019】図1において、1は鋼板、2はテーブルロ
ール(下ロール)、3は水切りロール(上ロール)、4
はスリットノズル、5はスリットノズルのヘッダ、9は
核沸騰領域、10は膜沸騰領域、Xは鋼板1の搬送方
向、Yは冷却水の流れる方向を示す。又、Lは、本発明
でいう「スリット状ノズルから水切り装置までの距離L
(m)」に対応する。
In FIG. 1, 1 is a steel plate, 2 is a table roll (lower roll), 3 is a draining roll (upper roll), 4
Represents a slit nozzle, 5 represents a slit nozzle header, 9 represents a nucleate boiling region, 10 represents a film boiling region, X represents a transport direction of the steel sheet 1, and Y represents a direction in which cooling water flows. L is the distance L from the slit-shaped nozzle to the draining device in the present invention.
(M) ".

【0020】スリットノズル4から吐出した冷却水が鋼
板に衝突する近傍では、瞬時に蒸気膜が消失し、容易に
核沸騰状態となるが、冷却水が鋼板表面に沿って流れて
行くにしたがって水温が上昇し、新たな冷却水の供給が
不十分な場合、すなわち流速が低い場合には、ノズルと
水切りロールの中間近傍で蒸気膜が発生して膜沸騰領域
10に移行する。蒸気膜の発生する領域は一定ではな
く、鋼板の表面状態や温度むらによって不安定に、局所
的に発生するため、これが冷却むらを招くことになる。
その後、冷却水は水切りロールに衝突するため、水切り
ロール近傍では、冷却水が乱流状態となり、蒸気膜の発
生が抑制され、再び核沸騰状態となる。
In the vicinity where the cooling water discharged from the slit nozzle 4 collides with the steel sheet, the vapor film disappears instantaneously and easily becomes a nucleate boiling state, but as the cooling water flows along the steel sheet surface, the water temperature becomes higher. Rises, and when the supply of new cooling water is insufficient, that is, when the flow rate is low, a vapor film is generated near the middle of the nozzle and the draining roll, and the film moves to the film boiling region 10. The region where the vapor film is generated is not constant, but is generated locally locally and unstablely due to the surface condition and the temperature unevenness of the steel sheet, which causes uneven cooling.
Then, since the cooling water collides with the draining roll, the cooling water is in a turbulent state near the draining roll, the generation of a vapor film is suppressed, and the nucleate boiling state is established again.

【0021】本発明者らが、スリット状のノズルから高
温鋼板の進行方向に冷却水を流して冷却する際に、高温
鋼板の冷却面の蒸気膜が消失するまでの時間を調べたと
ころ、冷却水の流速と水切りロールピッチによって、蒸
気膜が消失するまでの時間が変化することが分かった。
When the present inventors examined the time required for the vapor film on the cooling surface of the hot steel sheet to disappear when cooling water was cooled by flowing cooling water from the slit-shaped nozzle in the traveling direction of the hot steel sheet, It was found that the time required for the vapor film to disappear depends on the flow velocity of the water and the drain roll pitch.

【0022】図2は、板厚30mm、板温900℃の鋼板
で、冷却水の流速と冷却面の蒸気膜が消失するまでの時
間との関係を示した図である。この図から、スリットノ
ズル4から水切りロール3までの距離が近いほど、低い
流速で蒸気膜を瞬時に消失できることが分かる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate of cooling water and the time until the vapor film on the cooling surface disappears in a steel plate having a thickness of 30 mm and a temperature of 900 ° C. From this figure, it can be seen that as the distance from the slit nozzle 4 to the draining roll 3 is shorter, the vapor film can instantaneously disappear at a lower flow rate.

【0023】さらに、この傾向を鋼板表面温度を変えて
調べたところ、冷却面の蒸気膜が瞬時に消失する流速
は、鋼板表面温度によっても変化することを見いだし
た。図3は、板厚30mmの鋼板を、温度を変えて冷却し
た際に、蒸気膜が瞬時に消失するのに必要な最低流速V
wm(m/s)とノズルから水切りロールまでの距離L(m)
の関係を示した図である。この図から、蒸気膜を瞬時に
消失させるのに必要な冷却水の流速は、鋼板表面温度が
変わっても、ノズルから水切りロールまでの距離とリニ
アな関係にあることが分かる。また、鋼板表面温度が低
いほど、低流速で蒸気膜を瞬時に消失できることが分か
る。
Further, when this tendency was examined by changing the surface temperature of the steel sheet, it was found that the flow rate at which the vapor film on the cooling surface instantaneously disappeared also changed depending on the surface temperature of the steel sheet. FIG. 3 shows the minimum flow velocity V required for the vapor film to disappear instantaneously when a steel plate having a thickness of 30 mm is cooled while changing the temperature.
wm (m / s) and distance L (m) from nozzle to draining roll
FIG. From this figure, it can be seen that the flow rate of the cooling water required to instantaneously eliminate the vapor film has a linear relationship with the distance from the nozzle to the draining roll even if the steel sheet surface temperature changes. Also, it can be seen that as the steel sheet surface temperature is lower, the vapor film can be instantaneously eliminated at a lower flow rate.

【0024】以上のことから、蒸気膜が瞬時に消失する
のに必要な最低流速をVwm(m/s)、ノズルから水切り
ロールまでの距離をL(m)、鋼板表面温度による補正
項をα(m/s)とすると、 Vwm =kL+α ただし、 k=1.0(s-1) と表すことができる。
From the above, Vwm (m / s) is the minimum flow velocity required for instantaneous disappearance of the vapor film, L (m) is the distance from the nozzle to the draining roll, and α is a correction term based on the steel sheet surface temperature. (M / s), Vwm = kL + α where k = 1.0 (s −1 ).

【0025】また、図3から鋼板表面温度と蒸気膜を瞬
時に消失させるのに必要な冷却水の流速との関係を求め
ると、αは、鋼板表面温度をTs(℃)とすると以下の
ように表すことができることが分かった。
The relationship between the surface temperature of the steel sheet and the flow rate of the cooling water required to instantaneously eliminate the vapor film is obtained from FIG. 3, and α is as follows when the surface temperature of the steel sheet is Ts (° C.). It can be understood that it can be represented.

【0026】α=aTs2+bTs+c ただし、a=5.0×10-6(m・s-1-2) b=−0.0013(m・s-1-1) c=0.29(m・s-1) さらに、鋼板の進行方向に冷却水を流す場合、鋼板の通
板速度を考慮する必要があることから、蒸気膜を瞬時に
消失させ、均一な冷却を行うため必要な冷却水の流速の
範囲は、鋼板の通板速度をVs(m/s)とすると、 Vw≧kL+Vs+α と表すことができる。
Α = aTs 2 + bTs + c where a = 5.0 × 10 −6 (ms · 1 −1 ° C. −2 ) b = −0.0013 (ms · s -1 ° C. −1 ) c = 0.29 (M · s -1 ) In addition, when flowing cooling water in the direction of travel of the steel sheet, it is necessary to consider the passing speed of the steel sheet. The range of the flow rate of the cooling water can be expressed as Vw ≧ kL + Vs + α, where Vs (m / s) is the sheet passing speed.

【0027】ここで、冷却ゾーンに進入した鋼板の表面
温度は、図4に示すように各冷却ブロックを通過する度
に、振幅を繰り返し、低下していく。これは各冷却ブロ
ックの間にあるテーブルロールもしくは水切りロールの
部分で冷却能が変化するためである。この鋼板表面温度
プロファイルは、冷却面の冷却能を基に事前に計算し、
予測することが可能である。したがって、各冷却ブロッ
ク毎に、進入する鋼板の表面温度を事前に計算し、予測
しておけば、その表面温度で瞬時に核沸騰状態に移行さ
せるのに必要最小限な流速を設定することが可能とな
る。
Here, as shown in FIG. 4, the surface temperature of the steel sheet that has entered the cooling zone repeats its amplitude and decreases each time it passes through each cooling block. This is because the cooling capacity changes at the portion of the table roll or draining roll between the cooling blocks. This steel sheet surface temperature profile is calculated in advance based on the cooling capacity of the cooling surface,
It is possible to predict. Therefore, for each cooling block, if the surface temperature of the entering steel sheet is calculated in advance and predicted, it is possible to set the minimum flow velocity necessary for instantaneously shifting to the nucleate boiling state at that surface temperature. It becomes possible.

【0028】また、冷却速度を制御するには、各冷却ブ
ロックの内、複数の冷却ブロックの冷却を停止し、オン
オフの間欠冷却を行うことによって、任意の冷却速度に
設定することが可能となる。このときも、事前に間欠冷
却時の各冷却ブロックでの鋼板表面温度を事前に計算し
ておくことによって、必要最小限の水量で冷却面を瞬時
に核沸騰状態に移行させ、冷却むらを抑えつつ、冷却速
度をコントロールすることが可能となる。また冷却停止
温度は、搬送速度によって制御することができる。
In order to control the cooling rate, it is possible to set an arbitrary cooling rate by stopping the cooling of a plurality of cooling blocks and performing intermittent cooling on and off. . In this case, too, by previously calculating the steel sheet surface temperature in each cooling block during intermittent cooling in advance, the cooling surface can be instantaneously shifted to the nucleate boiling state with the required minimum amount of water to suppress cooling unevenness. Meanwhile, the cooling rate can be controlled. The cooling stop temperature can be controlled by the transport speed.

【0029】さらに、冷却水の流速Vwは10m/s以
下とする。これは、流速が10m/sを超えると、鋼
板に衝突した冷却水が跳ね返ってしまって冷却むらの原
因になること、冷却水量が膨大となり、経済的に不利
である、ことによるものである。
Further, the flow velocity Vw of the cooling water is set to 10 m / s or less. This is because, when the flow velocity exceeds 10 m / s, the cooling water colliding with the steel plate rebounds, causing uneven cooling, and the amount of cooling water becomes enormous, which is economically disadvantageous.

【0030】[0030]

【実施例】図5に示す装置を用いて本発明を実施した。
図5において、図1に示されるものと同じ要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。8は流量調節弁で
ある。図5において冷却ブロックは全部で20ブロック
有り、各冷却ブロックは、隣接する冷却ブロックに冷却
水が進入しないように、水切りロール3で区切られてい
る。各冷却ブロックの鋼板の上面に、スリットノズル4
が設置され、ノズルから冷却水が鋼板の進行方向に沿っ
て吐出される。水切りロール3の径は250mm、間隔は
900mmで、スリットノズル先端から水切りロールまで
の距離は600mmである。
EXAMPLE The present invention was implemented using the apparatus shown in FIG.
5, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 8 is a flow control valve. In FIG. 5, there are a total of 20 cooling blocks, and each cooling block is separated by a drain roll 3 so that cooling water does not enter an adjacent cooling block. A slit nozzle 4 is provided on the upper surface of the steel plate of each cooling block.
Is installed, and cooling water is discharged from the nozzle along the traveling direction of the steel sheet. The diameter of the draining roll 3 is 250 mm, the interval is 900 mm, and the distance from the tip of the slit nozzle to the draining roll is 600 mm.

【0031】鋼板下面には、複数のスプレーノズル6が
配置されている。鋼板下面の冷却方式は、スプレー冷却
に限ったものではなく、スリットジェット方式、多孔ノ
ズル方式、導管付き円管噴水方式、浸漬冷却方式、ある
いは、それらの組み合わせでも良い。ただし、上面と同
じように、核沸騰状態に維持できるように、水量密度を
コントロールすることが必要である。
A plurality of spray nozzles 6 are arranged on the lower surface of the steel plate. The cooling method for the lower surface of the steel sheet is not limited to spray cooling, but may be a slit jet method, a perforated nozzle method, a circular pipe fountain method with a conduit, an immersion cooling method, or a combination thereof. However, as in the case of the upper surface, it is necessary to control the water density so as to maintain the nucleate boiling state.

【0032】また、上下ノズルから吐出する冷却水の衝
突位置及び冷却面積は、鋼板の上下面で同じ位置になる
ように設定される。これは、鋼板の上下面の温度履歴を
一致させ、冷却中の鋼板の変形を抑えるためである。
The collision position and the cooling area of the cooling water discharged from the upper and lower nozzles are set to be the same on the upper and lower surfaces of the steel plate. This is to make the temperature histories of the upper and lower surfaces of the steel sheet coincide with each other and to suppress deformation of the steel sheet during cooling.

【0033】スリットノズル4と鋼板1の角度は14°
とし、スリットノズル4と鋼板の距離は30mm、ノズル
のギャップは5mm、冷却水の吐出圧力は0.1〜1.0
kg/cm2とした。
The angle between the slit nozzle 4 and the steel plate 1 is 14 °
The distance between the slit nozzle 4 and the steel plate is 30 mm, the gap between the nozzles is 5 mm, and the discharge pressure of the cooling water is 0.1 to 1.0.
kg / cm 2 .

【0034】圧延機で圧延された鋼板1は、テーブルロ
ール2により搬送され制御冷却装置に運ばれる。この
時、本図では図示していないが、制御冷却装置に入る前
に、ホットレベラーにより予め圧延歪を除去しても良
い。制御冷却装置に運ばれた鋼板は、冷却ゾーンを通過
しながら上下から冷却水を噴射され、所定の温度まで冷
却される。冷却速度は、冷却水を供給する冷却ブロック
と冷却水を供給しない冷却ブロックの間欠パターンを予
め計算によって求めておき、この間欠パターンにより所
望の値に制御した。冷却水量は、間欠パターンに応じ
て、予め各冷却ブロックに進入する時の鋼板表面温度を
計算し、その鋼板表面温度に応じて、瞬時に核沸騰状態
に移行させるのに必要最小限の冷却水量を、本発明の式
に基づいて設定した。
The steel sheet 1 rolled by the rolling mill is conveyed by a table roll 2 and conveyed to a control cooling device. At this time, although not shown in the drawing, rolling distortion may be removed in advance by a hot leveler before entering the controlled cooling device. The steel sheet transported to the control cooling device is injected with cooling water from above and below while passing through the cooling zone, and is cooled to a predetermined temperature. The intermittent pattern of the cooling block supplying the cooling water and the intermittent pattern of the cooling block not supplying the cooling water was calculated in advance, and the cooling rate was controlled to a desired value by the intermittent pattern. The amount of cooling water is calculated in advance according to the intermittent pattern by calculating the surface temperature of the steel sheet when entering each cooling block, and according to the surface temperature of the steel sheet, the minimum amount of cooling water required to instantaneously shift to the nucleate boiling state Was set based on the formula of the present invention.

【0035】本発明例を用いて、板厚40mm、板幅30
00mm、板長20000mmの鋼板を、種々の条件で冷却
したときの、冷却後の鋼板の歪量と使用水量を表1に示
す。
Using the example of the present invention, a plate thickness of 40 mm and a plate width of 30
Table 1 shows the amount of strain and the amount of water used after cooling a steel sheet having a length of 2000 mm and a length of 20000 mm under various conditions.

【0036】[0036]

【表1】(表1) [Table 1] (Table 1)

【0037】冷却後の鋼板の歪量は、鋼板の板厚方向の
変形量の、板長に対する割合で示した。この値が低いほ
ど、歪量は小さく、平坦度が良好であることを意味す
る。また、比較例として、流速を一定として冷却したと
きの結果も示す。
The strain of the steel sheet after cooling was represented by the ratio of the deformation of the steel sheet in the thickness direction to the sheet length. The lower the value, the smaller the amount of distortion and the better the flatness. Further, as a comparative example, a result when cooling is performed with a constant flow rate is also shown.

【0038】表1から、本発明例においては、各冷却ブ
ロックで、瞬時に鋼板表面を核沸騰状態に移行させるの
に必要最小限の水量を設定できるため、冷却歪みが少な
く、同時に使用水量も少なくすることができる。
From Table 1, it can be seen that in the present invention, the minimum amount of water required to instantaneously shift the surface of the steel sheet to the nucleate boiling state can be set in each cooling block. Can be reduced.

【0039】実施例の内、No.1は、間欠冷却によっ
て、#1、4、7、13冷却ブロックのみを使用し、計
算で予測された鋼板表面温度を基に、それぞれの流速を
6m/s、2.5m/s、2.5m/s、1.5m/s、1.5m/
sに設定したときのものである。この場合には、各冷却
ブロックで、瞬時に鋼板表面を核沸騰状態に移行させる
のに必要な最小限の水量を設定できるため、冷却歪が少
なく、同時に使用水量も少なくすることができた。
In the embodiment, No. 1 uses only # 1, 4, 7, and 13 cooling blocks by intermittent cooling, and based on the steel sheet surface temperature predicted by calculation, the respective flow rates are 6 m / m. s, 2.5m / s, 2.5m / s, 1.5m / s, 1.5m /
s. In this case, in each cooling block, the minimum amount of water required to instantaneously shift the steel sheet surface to the nucleate boiling state can be set, so that the cooling distortion was small and the amount of water used was also small.

【0040】これに対し、比較例の内No.4では、同じ
冷却ブロックを使用したが、各冷却ブロックにおける流
速を一律に2m/sとしたため、全体の冷却水量はやや
少なくなったが、冷却むらが発生し、冷却歪みが大きく
なってしまった。これは、鋼板が高温状態にあるとき
に、冷却ブロック内で全面にわたって均一に核沸騰状態
にすることができなかったためである。
On the other hand, in Comparative Example No. 4, the same cooling block was used. However, since the flow velocity in each cooling block was uniformly set at 2 m / s, the total amount of cooling water was slightly reduced. Unevenness occurred and cooling strain increased. This is because when the steel sheet was in a high temperature state, it was not possible to make the nucleate boiling state uniformly over the entire surface in the cooling block.

【0041】実施例の内、No.2、No.3は、全冷却ブロ
ックを使用し、搬送速度を変化させることによって冷却
停止温度を制御したものである。このとき、No.1の場
合と同様に、計算で予測された鋼板表面温度を基に、各
冷却ブロックの流速を設定した。具体的には、#1冷却
ブロックでは、1.6m/s、#2冷却ブロックでは、3.8
m/s、#3〜#8冷却ブロックでは、2.5m/s、#
9〜#13冷却ブロックでは、1.0m/s、#14〜#
20冷却ブロックでは、0.5m/sとした。
In the embodiments, No. 2 and No. 3 use all the cooling blocks and control the cooling stop temperature by changing the transport speed. At this time, as in the case of No. 1, the flow velocity of each cooling block was set based on the steel sheet surface temperature predicted by calculation. Specifically, 1.6 m / s in the # 1 cooling block, and 3.8 m / s in the # 2 cooling block.
m / s, 2.5 m / s, # 3 to # 8 cooling block
For the cooling blocks 9 to # 13, 1.0 m / s, # 14 to #
In a 20 cooling block, it was set to 0.5 m / s.

【0042】この場合にも、各冷却ブロックで、瞬時に
鋼板表面を核沸騰状態に移行させるのに必要最小限の水
量を設定できるため、冷却歪が少なく、同時に使用水量
も少なくすることができた。
Also in this case, in each cooling block, the minimum amount of water required to instantaneously shift the steel sheet surface to the nucleate boiling state can be set, so that the cooling distortion can be reduced and the amount of water used can be reduced at the same time. Was.

【0043】[0043]

【0044】比較例の内No.4は、全冷却ブロックでの
流速を4m/sとしたものである。この場合には、鋼板
を高温時に冷却ブロック内で全面にわたって均一に核沸
騰状態にすることができないため、冷却歪みが発生し、
冷却歪みが大きくなってしまう上、使用水量が多くなっ
てしまい、経済的に不利である。
In Comparative Example No. 4, the flow velocity in all cooling blocks was 4 m / s. In this case, since the steel sheet cannot be brought into the nucleate boiling state uniformly over the entire surface in the cooling block at a high temperature, cooling distortion occurs,
Cooling distortion increases, and the amount of water used increases, which is economically disadvantageous.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スリット状のノズルにより、冷却水を鋼板の進行方向に
流す冷却方法及び装置において、必要冷却水の最低量を
求め、それに近い冷却水量で鋼板の冷却を行っているの
で、鋼板の幅方向、長手方向に均一な冷却能力を維持し
つつ、使用冷却水量を大幅に節約することが可能とな
る。よって、冷却水の供給系、排水系に多大な設備投資
をする必要が無くなり、経済的に大きな効果がある。こ
れにより、制御冷却後の鋼板の歪低減に極めて有効で、
かつ経済的な冷却方法及び装置を提供することが可能と
なる。
As described above, according to the present invention,
In the cooling method and apparatus in which the cooling water is caused to flow in the traveling direction of the steel sheet by the slit-shaped nozzle, the minimum amount of the required cooling water is obtained, and the cooling of the steel sheet is performed with the cooling water amount close to the required amount. While maintaining a uniform cooling capacity in the direction, it is possible to greatly reduce the amount of cooling water used. Therefore, it is not necessary to make a large capital investment for the supply system and the drainage system of the cooling water, and there is a great economic effect. This is extremely effective in reducing the distortion of the steel sheet after controlled cooling,
An economical cooling method and apparatus can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】鋼板表面の冷却水の状況を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the state of cooling water on the surface of a steel sheet.

【図2】示した図である。FIG. 2 is a diagram shown.

【図3】ロールまでの距離の関係を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between distances to a roll.

【図4】FIG. 4

【図5】FIG. 5

【図6】FIG. 6

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋼板 2 テーブルロール 3 水切りロール 4 スリットノズル 5 スリットノズルのヘッダ 6 スプレーノズル 7 スプレーノズルのヘッダ 8 流量調節弁 9 核沸騰領域 10 膜沸騰領域、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel plate 2 Table roll 3 Drain roll 4 Slit nozzle 5 Slit nozzle header 6 Spray nozzle 7 Spray nozzle header 8 Flow control valve 9 Nucleate boiling area 10 Film boiling area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 省吾 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−168215(JP,A) 特開 平9−19711(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 45/02 320 C21D 9/52 102 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shogo Tomita 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Kokan Co., Ltd. (56) References JP-A-63-168215 (JP, A) JP-A-9 -19711 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B21B 45/02 320 C21D 9/52 102

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 鋼板の通板方向に水切りブロックで分割
された複数の冷却ブロックを配置し、各冷却ブロックに
おいて、鋼板上方にスリット状ノズルを設置し、同ノズ
ルから冷却水を鋼板の進行方向に沿って流すことによっ
て冷却を行う熱間圧延鋼板の冷却方法において、前記ス
リット状ノズルから流出する冷却水の流速Vw(m/s)
が、スリット状ノズルから水切り装置までの距離をL
(m)、鋼板の通板速度をVs(m/s)、鋼板表面温度に
よる補正項をα(m/s)としたとき、以下の式で表され
る範囲であることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方
法。 10≧Vw≧kL+Vs+α ただし、 k=1.0(s-1) ここで、αは、鋼板表面温度をTs(℃)としたとき、
以下の式で表される。 α=aTs2+bTs+c ただし、a=5.0×10-6(m・s-1-2) b=−0.0013(m・s-1-1) c=0.29(m・s-1
1. A plurality of cooling blocks divided by draining blocks are arranged in the direction in which the steel sheet passes, and in each cooling block, a slit-shaped nozzle is installed above the steel sheet. In the method for cooling a hot-rolled steel sheet in which cooling is performed by flowing along a flow path, a flow velocity Vw (m / s) of cooling water flowing out of the slit-shaped nozzle is provided.
Is the distance from the slit nozzle to the draining device
(M), when the sheet passing speed of the steel sheet is Vs (m / s), and the correction term based on the steel sheet surface temperature is α (m / s), the heat is in a range represented by the following equation. Cooling method for hot rolled steel sheet. 10 ≧ Vw ≧ kL + Vs + α where k = 1.0 (s −1 ) where α is the surface temperature of the steel sheet as Ts (° C.).
It is represented by the following equation. α = aTs 2 + bTs + c where a = 5.0 × 10 −6 (ms · 1 −1 ° C. −2 ) b = −0.0013 (ms · s -1 ° C. −1 ) c = 0.29 (m · s s- 1 )
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